阅读说明：本技术 一种利用废磷酸铁锂正极材料生产电池级磷酸铁的方法 (Method for producing battery-grade iron phosphate by using waste lithium iron phosphate cathode material ) 是由 赵本富 王筱静 郝彦青 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种利用废磷酸铁锂正极材料生产电池级磷酸铁的方法,该通过酸溶解、杂质过滤、分散剂分散处理、铁离子氧化和水洗与干燥等不同工序将磷酸铁锂中包含的磷酸铁单独分离出来,该方法对磷酸铁锂进行回收生成生产的过程中并不涉及其他铁盐或者锂盐等中间产物的形成,其只是将磷酸铁进行分离和提炼处理,这使得该回收制造方法并不会产生大量的废弃物,从而有效地提高磷酸铁的回收效率、降低回收成本和减少废物产出,此外该回收制造方法通过调整磷酸铁的生成反应温度条件、CTAB分散剂或者双氧水氧化二价铁离子的添加量能够大幅度地改善该方法的可控性和最终产物产出稳定性。(The invention provides a method for producing battery-grade iron phosphate by using a waste lithium iron phosphate positive electrode material, the ferric phosphate contained in the lithium iron phosphate is separated out separately through different working procedures of acid dissolution, impurity filtration, dispersing agent dispersion treatment, iron ion oxidation, water washing, drying and the like, the method does not involve the formation of other intermediate products such as ferric salt or lithium salt and the like in the process of recovering and generating the lithium iron phosphate, it only separates and refines the ferric phosphate, which makes the recycling manufacturing method not generate a large amount of waste, therefore, the recovery efficiency of the iron phosphate is effectively improved, the recovery cost is reduced, and the waste output is reduced.)

一种利用废磷酸铁锂正极材料生产电池级磷酸铁的方法

技术领域

本发明涉及废弃电池材料回收的技术领域，尤其涉及一种利用废磷酸铁锂正极材料生产电池级磷酸铁的方法。

背景技术

磷酸铁锂正极材料广泛用于制作电池正极，当电池失效后，电池正极中的磷酸铁锂正极材料会被相应的回收再用。目前，对于电池正极中磷酸铁锂正极材料回收的主要方式是将磷酸铁锂正极材料粉碎与去除金属铝杂质后，进行相应的酸溶液处理，以进一步去除其中包含的碳粉、铁盐和铝盐等杂质，最后将得到的锂盐溶液用于碳酸锂或者其他锂盐的加工制作；对于去除得到的杂质，由于其通常为包含重金属的混合物，为了降低对环境的污染，一般将这类混合物作为建筑用砖的制作添加剂或者深度填埋处理；虽然，现有的对于磷酸铁锂正极材料的回收方式能够有效地解决磷酸铁锂被废弃后污染环境和资源浪费的问题，但是这种回收方式的废渣产量高，通常生产1吨碳酸锂的同时会相应形成6-10吨的废渣，并且这种回收方式的废渣处理难度高以及回收费用高昂。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种利用废磷酸铁锂正极材料生产电池级磷酸铁的方法，该利用废磷酸铁锂正极材料生产电池级磷酸铁的方法包括如下步骤，步骤S1，对磷酸铁锂正极材料进行粉碎处理与筛选处理，以得到满足特定粒度条件的磷酸铁锂粉末；步骤S2，在特定温度环境条件下，对磷酸铁锂粉末进行氧化煅烧处理以去除其中至少包含有机粘接剂或者碳粉的可燃性物质并得到氧化磷酸铁锂粉末，再在特定酸环境条件下对氧化磷酸铁锂粉末和分散剂进行酸化反应和过滤分离处理，以得到反应产物磷酸铁；步骤S3，对磷酸铁进行特定化学反应处理，以得到磷酸铁初级产物；步骤S4，对磷酸铁初级产物进行提炼处理，以得到电池级磷酸铁，该回收制造方法不同于现有技术的将磷酸铁锂进行反应转换来得到其他锂盐，其能够将磷酸铁锂中的主要成分磷酸铁单独进行分离，从而得到电池级磷酸铁以直接用于其他类型电池的制作，该回收制造方法不仅能够解决现有磷酸铁锂正极材料回收生成过程中废渣率高的问题，其相应的固体废渣产量减少90％以上，并且还能够降低其回收生产成本以及生成具有高附加值的电池级磷酸铁产品，从而达到提高磷酸铁锂回收经济效益、降低回收生产成本和废渣处理费用以及减少环境污染的效果。

本发明提供一种利用废磷酸铁锂正极材料生产电池级磷酸铁的方法，，其特征在于，所述电池级磷铁的回收制造方法包括如下步骤：

步骤S1，对磷酸铁锂正极材料进行粉碎处理与筛选处理，以得到满足特定粒度条件的磷酸铁锂粉末；

步骤S2，在特定温度环境条件下，对所述磷酸铁锂粉末进行氧化煅烧处理以去除其中至少包含有机粘接剂或者碳粉的可燃性物质并得到氧化磷酸铁锂粉末，再在特定酸环境条件下对所述氧化磷酸铁锂粉末和分散剂进行酸化反应和过滤分离处理，以得到反应产物磷酸铁；

步骤S3，对所述磷酸铁进行特定化学反应处理，以得到磷酸铁初级产物；

步骤S4，对所述磷酸铁初级产物进行提炼处理，以得到电池级磷酸铁；

进一步，在所述步骤S1中，对磷酸铁锂正极材料进行粉碎处理与筛选处理，以得到满足特定粒度条件的磷酸铁锂粉末具体包括，

步骤S101，对所述磷酸铁锂进行初次研磨粉碎处理，以得到磷酸铁锂初级粉末；

步骤S102，对所述磷酸铁锂初级粉末进行粒度值检测处理，以确定所述磷酸铁锂初级粉末当前的平均粒度值；

步骤S103，获取所述磷酸铁锂初级粉末当前的平均粒度值与所述特定粒度条件之间的匹配关系，并根据所述匹配关系对所述磷酸铁锂粉末进行不同模式的粉粹处理和/或筛选处理，以得到所述磷酸铁锂粉末；

进一步，在所述步骤S103中，获取所述磷酸铁锂初级粉末当前的平均粒度值与所述特定粒度条件之间的匹配关系之前还包括确定所述特定粒度条件，具体包括将所述特定粒度条件对应的粒度数值范围确定为100-200目；

或者，

在所述步骤S103中，根据所述匹配关系对所述磷酸铁锂粉末进行不同模式的粉粹处理和/或筛选处理，以得到所述磷酸铁锂粉末具体包括，

步骤S1031，若所述匹配关系指示所述磷酸铁锂初级粉末当前的平均粒度值满足所述特定粒度条件，则对所述磷酸铁锂处理粉末进行筛选处理，以去除其中的非磷酸铁锂固体杂质，从而得到所述磷酸铁锂粉末；

步骤S1032，若所述匹配关系指示所述磷酸铁锂初级粉末当前的平均粒度值不满足所述特定粒度条件，则对所述磷酸铁锂初级粉末进行二次研磨粉碎处理，以使其平均粒度值满足所述特定粒度条件，并对所述磷酸铁锂处理粉末进行筛选处理，以去除其中的非磷酸铁锂固体杂质，从而得到所述磷酸铁锂粉末；

进一步，在所述步骤S2中，在特定酸环境条件下对所述氧化磷酸铁锂粉末和分散剂进行酸化反应和过滤分离处理，以得到反应产物磷酸铁具体包括，

步骤S201，配制在液固比和/或酸度值满足所述特定酸环境条件的酸溶液；

步骤S202，将所述氧化磷酸铁锂粉末溶解于所述酸溶液中，以得到氧化磷酸铁锂酸溶液，再对所述氧化磷酸铁锂溶液添加所述分散剂进行充分混合以进行所述酸化反应；

步骤S203，对所述氧化磷酸铁锂酸溶液进行所述过滤分离处理，去除所述氧化磷酸铁锂酸溶液中的不溶性杂质；

进一步，在所述步骤中S201，配置在液固比和/或酸度值满足所述特定酸环境条件的酸溶液具体包括，

配制满足液固比在2-10和/或酸度值在30-150g/l的酸溶液；

进一步，在所述步骤S203后还包括步骤S204，所述步骤S204具体包括，

对所述氧化磷酸铁锂酸滤液进行PH值调节处理，以将所述氧化磷酸铁锂酸滤液的PH值调节至0.5-2.5；

进一步，在所述步骤S202中，对所述氧化磷酸铁锂溶液添加所述分散剂进行充分混合以进行所述酸化反应具体包括，

步骤S2021，在所述氧化磷酸铁锂溶液中添加CTAB分散剂，同时将所述氧化磷酸铁锂溶液的温度维持在预定温度范围；

步骤S2022，在所述氧化磷酸铁锂溶液中添加氧化二价铁离子，同时使所述氧化二价铁离子在所述磷酸铁锂溶液中进行预定时长的所述酸化反应；

进一步，在所述步骤S2021中，在所述氧化磷酸铁锂溶液中添加CTAB分散剂具体包括，

在所述氧化磷酸铁锂溶液中添加铁盐含量为0.5-2.5％的CTAB分散剂；

或者，

在所述步骤S2021中，将所述氧化磷酸铁锂溶液的温度维持在预定温度范围具体包括，

将所述氧化磷酸铁锂溶液的温度维持在50-90℃；

或者，

在所述步骤S2022中，在所述氧化磷酸铁锂溶液中添加氧化二价铁离子具体包括，

在所述氧化磷酸铁锂溶液中添加3-20％的双氧水氧化二价铁离子；

或者，

在所述步骤S2022中，使所述氧化二价铁离子在所述磷酸铁锂溶液中进行预定时长的所述酸化反应具体包括，

使所述氧化二价铁离子在所述氧化磷酸铁锂溶液中进行反应时长为0.5-5h的酸化反应；

进一步，在所述步骤S4中，对所述磷酸铁初级产物进行提炼处理，以得到电池级磷酸铁具体包括，

步骤S401，对所述磷酸铁初级产物进行软水洗涤处理，以降低所述磷酸铁初级产物的杂质含量；

步骤S402，对经过所述软水洗涤处理后的所述磷酸铁初级产物进行烘干处理，以得到无水的电池级磷酸铁；

进一步，在所述步骤S401中，对所述磷酸铁初级产物进行软水洗涤处理具体包括，

在40-80℃的温度范围内对所述磷酸铁初级产物进行软水洗涤处理；

或者，

在所述步骤S402中，对经过所述软水洗涤处理后的所述磷酸铁初级产物进行烘干处理具体包括，

对经过所述软水洗涤处理后的所述磷酸铁初级产物进行烘干温度为400-650℃的烘干处理。

相比于现有技术，本发明的利用废磷酸铁锂正极材料生产电池级磷酸铁的方法，该利用废磷酸铁锂正极材料生产电池级磷酸铁的方法包括如下步骤，步骤S1，对磷酸铁锂正极材料进行粉碎处理与筛选处理，以得到满足特定粒度条件的磷酸铁锂粉末；步骤S2，在特定温度环境条件下，对磷酸铁锂粉末进行氧化煅烧处理以去除其中至少包含有机粘接剂或者碳粉的可燃性物质并得到氧化磷酸铁锂粉末，再在特定酸环境条件下对氧化磷酸铁锂粉末和分散剂进行酸化反应和过滤分离处理，以得到反应产物磷酸铁；步骤S3，对磷酸铁进行特定化学反应处理，以得到磷酸铁初级产物；步骤S4，对磷酸铁初级产物进行提炼处理，以得到电池级磷酸铁，该回收制造方法不同于现有技术的将磷酸铁锂进行反应转换来得到其他锂盐，其能够将磷酸铁锂中的主要成分磷酸铁单独进行分离，从而得到电池级磷酸铁以直接用于其他类型电池的制作，该回收制造方法不仅能够解决现有磷酸铁锂正极材料回收生成过程中废渣率高的问题，其相应的固体废渣产量减少90％以上，并且还能够降低其回收生产成本以及生成具有高附加值的电池级磷酸铁产品，从而达到提高磷酸铁锂回收经济效益、降低回收生产成本和废渣处理费用以及减少环境污染的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种利用废磷酸铁锂正极材料生产电池级磷酸铁的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1，为本发明提供的一种利用废磷酸铁锂正极材料生产电池级磷酸铁的方法的流程示意图。该电池级磷铁的回收制造方法包括如下步骤：

步骤S1，对磷酸铁锂正极材料进行粉碎处理与筛选处理，以得到满足特定粒度条件的磷酸铁锂粉末。

优选地，在该步骤S1中，对磷酸铁锂正极材料进行粉碎处理与筛选处理，以得到满足特定粒度条件的磷酸铁锂粉末具体包括，

步骤S101，对该磷酸铁锂进行初次研磨粉碎处理，以得到磷酸铁锂初级粉末；

步骤S102，对该磷酸铁锂初级粉末进行粒度值检测处理，以确定该磷酸铁锂初级粉末当前的平均粒度值；

步骤S103，获取该磷酸铁锂初级粉末当前的平均粒度值与该特定粒度条件之间的匹配关系，并根据该匹配关系对该磷酸铁锂粉末进行不同模式的粉粹处理和/或筛选处理，以得到该磷酸铁锂粉末。

优选地，在该步骤S103中，获取该磷酸铁锂初级粉末当前的平均粒度值与该特定粒度条件之间的匹配关系之前还包括确定该特定粒度条件，具体包括将该特定粒度条件对应的粒度数值范围确定为100-200目；

优选地，在该步骤S103中，根据该匹配关系对该磷酸铁锂粉末进行不同模式的粉粹处理和/或筛选处理，以得到该磷酸铁锂粉末具体包括，

步骤S1031，若该匹配关系指示该磷酸铁锂初级粉末当前的平均粒度值满足该特定粒度条件，则对该磷酸铁锂处理粉末进行筛选处理，以去除其中的非磷酸铁锂固体杂质，从而得到该磷酸铁锂粉末；

步骤S1032，若该匹配关系指示该磷酸铁锂初级粉末当前的平均粒度值不满足该特定粒度条件，则对该磷酸铁锂初级粉末进行二次研磨粉碎处理，以使其平均粒度值满足该特定粒度条件，并对该磷酸铁锂处理粉末进行筛选处理，以去除其中的非磷酸铁锂固体杂质，从而得到该磷酸铁锂粉末。

步骤S2，在特定温度环境条件下，对该磷酸铁锂粉末进行氧化煅烧处理以去除其中至少包含有机粘接剂或者碳粉的可燃性物质并得到氧化磷酸铁锂粉末，再在特定酸环境条件下对该氧化磷酸铁锂粉末和分散剂进行酸化反应和过滤分离处理，以得到反应产物磷酸铁。

优选地，在该步骤S2中，在特定酸环境条件下对该氧化磷酸铁锂粉末和分散剂进行酸化反应和过滤分离处理，以得到反应产物磷酸铁具体包括，

步骤S201，配制在液固比和/或酸度值满足该特定酸环境条件的酸溶液；

步骤S202，将该氧化磷酸铁锂粉末溶解于该酸溶液中，以得到氧化磷酸铁锂酸溶液，再对该氧化磷酸铁锂溶液添加该分散剂进行充分混合以进行该酸化反应；

步骤S203，对该氧化磷酸铁锂酸溶液进行该过滤分离处理，去除该氧化磷酸铁锂酸溶液中的不溶性杂质。

优选地，在该步骤中S201，配置在液固比和/或酸度值满足该特定酸环境条件的酸溶液具体包括，

配制满足液固比在2-10和/或酸度值在30-150g/l的酸溶液；

优选地，在该步骤S203后还包括步骤S204，该步骤S204具体包括，

对该氧化磷酸铁锂酸滤液进行PH值调节处理，以将该氧化磷酸铁锂酸滤液的PH值调节至0.5-2.5；

优选地，在该步骤S202中，对该氧化磷酸铁锂溶液添加该分散剂进行充分混合以进行该酸化反应具体包括，

步骤S2021，在该氧化磷酸铁锂溶液中添加CTAB分散剂，同时将该氧化磷酸铁锂溶液的温度维持在预定温度范围；

步骤S2022，在该氧化磷酸铁锂溶液中添加氧化二价铁离子，同时使该氧化二价铁离子在该磷酸铁锂溶液中进行预定时长的该酸化反应；

优选地，在该步骤S2021中，在该氧化磷酸铁锂溶液中添加CTAB分散剂具体包括，

在该氧化磷酸铁锂溶液中添加铁盐含量为0.5-2.5％的CTAB分散剂；

优选地，在该步骤S2021中，将该氧化磷酸铁锂溶液的温度维持在预定温度范围具体包括，

将该氧化磷酸铁锂溶液的温度维持在50-90℃；

优选地，在该步骤S2022中，在该氧化磷酸铁锂溶液中添加氧化二价铁离子具体包括，

在该氧化磷酸铁锂溶液中添加3-20％的双氧水氧化二价铁离子；

优选地，在该步骤S2022中，使该氧化二价铁离子在该磷酸铁锂溶液中进行预定时长的该酸化反应具体包括，

使该氧化二价铁离子在该氧化磷酸铁锂溶液中进行反应时长为0.5-5h的酸化反应。

步骤S3，对该磷酸铁进行特定化学反应处理，以得到磷酸铁初级产物。

步骤S4，对该磷酸铁初级产物进行提炼处理，以得到电池级磷酸铁。

优选地，在该步骤S4中，对该磷酸铁初级产物进行提炼处理，以得到电池级磷酸铁具体包括，

步骤S401，对该磷酸铁初级产物进行软水洗涤处理，以降低该磷酸铁初级产物的杂质含量；

步骤S402，对经过该软水洗涤处理后的该磷酸铁初级产物进行烘干处理，以得到无水的电池级磷酸铁。

优选地，在该步骤S401中，对该磷酸铁初级产物进行软水洗涤处理具体包括，

在40-80℃的温度范围内对该磷酸铁初级产物进行软水洗涤处理；

优选地，在该步骤S402中，对经过该软水洗涤处理后的该磷酸铁初级产物进行烘干处理具体包括，

对经过该软水洗涤处理后的该磷酸铁初级产物进行烘干温度为400-650℃的烘干处理。

从上述实施例的内容可知，该方法不同于现有技术的将磷酸铁锂进行反应转换来得到其他锂盐，其通过酸溶解、杂质过滤、分散剂分散处理、铁离子氧化和水洗与干燥等不同工序将磷酸铁锂中包含的磷酸铁单独分离出来，从而得到电池级磷酸铁以直接用于其他类型电池的制作，该回收制造方法不仅能够解决现有磷酸铁锂正极材料回收生成过程中废渣率高的问题，其相应的固体废渣产量减少90％以上，并且还能够降低其回收生产成本以及生成具有高附加值的电池级磷酸铁产品，从而达到提高磷酸铁锂回收经济效益、降低回收生产成本和废渣处理费用以及减少环境污染的效果；此外，该回收制造方法对磷酸铁锂进行回收生成生产的过程中并不涉及其他铁盐或者锂盐等中间产物的形成，其只是将磷酸铁进行分离和提炼处理，这使得该回收制造方法并不会产生大量的废弃物，从而有效地提高磷酸铁的回收效率、降低回收成本和减少废物产出，此外该回收制造方法通过调整磷酸铁的生成反应温度条件、CTAB分散剂或者双氧水氧化二价铁离子的添加量能够大幅度地改善该回收制造方法的可控性和最终产物产出稳定性。